發酵飼料的應用及其對環境的影響

金渭武，安泰，鄭曉衛，陳博，陳影，盧宗梅，佟毅

（1. 中糧營養健康研究院有限公司， 北京 102209； 2. 中糧生物化學（安徽）股份有限公司， 安徽 蚌埠 233010）

發酵飼料的應用及其對環境的影響

金渭武1，安泰1，鄭曉衛1，陳博1，陳影2，盧宗梅2，佟毅2

（1. 中糧營養健康研究院有限公司， 北京 102209； 2. 中糧生物化學（安徽）股份有限公司， 安徽 蚌埠 233010）

當前，畜禽養殖中大量使用飼用抗生素并產生大量畜禽糞便，對環境構成了巨大威脅，也嚴重制約了我國畜牧業的可持續發展。發酵飼料的應用有望改變當前養殖困境，減少乃至不使用飼用抗生素，提高飼料利用率，減少氮磷排放和氨氣、硫化氫等有害氣體的排放，降低鋅、銅等重金屬的添加，最終緩解畜禽養殖對環境的污染。簡述了發酵飼料的應用及其對環境的影響，為發酵飼料的開發和應用提供支撐。

發酵飼料；飼用抗生素；環境

Abstract:At present, the extensive use of antibiotics in the feed industry and the massive manure produced by livestock and poultry have posed a huge threat to the environment. And it seriously hampered the sustainable development of China's animal husbandry. However, the utilization of fermented feed is expected to change the current breeding difficulties. It may replace the use of feed antibiotics to improve feed utilization and reduce the emission of nitrogen and phosphorus. It also can decrease the emission of harmful gas, such as ammonia, hydrogen sulfide. In this paper, application of fermented feed and its Influence on the environment were reviewed to support development and application of fermented feed.

Key words:Fermented feed; Feed antibiotics; Environment

近年來，隨著國內養殖技術水平的提高及養殖模式的改進升級，大型集約化畜禽養殖場日漸增多，這也導致畜禽養殖疾病風險增加，疾病的防控壓力大增。大量的畜禽糞便集中排放對環境造成的污染加劇，同時也帶來了養殖成本上升和食品安全壓力劇增等問題，對我國畜牧業的可持續發展構成了巨大威脅。

大家知道，養殖是實現從植物源成分為主的飼料轉化為動物性產品的過程和有效手段，因此，要解決我國養殖業面臨的困境也得從飼料入手。微生物發酵飼料綠色、環保，富含活益生菌及其次生代謝產物和一些功能性小肽，能抑制有害菌的生長，提高動物的腸道健康及生長性能，有望減少或替代飼用抗生素。另外，發酵飼料還能減少畜禽糞便中氮磷的排放量和養殖場有害氣體及臭味的產生，還兼具可利用非常規飼料資源，節省糧食，減緩人畜爭糧等優點，因此是我國畜牧業可持續發展的重要保障，也是我國今后飼料工業發展的長期戰略［1,2］。

1 發酵飼料應用現狀

1.1 國外發酵飼料應用現狀

國外養殖中發酵飼料的使用相當普遍且以發酵液體飼料為主。歐盟許多國家的豬場采用全價飼料經發酵后直接飼喂或發酵谷物原料部分再與多維多礦等營養素混合后飼喂。目前，法國約有15%的豬場使用發酵液體飼料，荷蘭至少有60%的規模化豬場使用發酵液體飼料；丹麥有30%以上的母豬飼用發酵飼料，而在泌乳期則有70%以上的母豬使用；英國家畜委員會下屬有25%以上的豬場應用液體發酵飼料飼喂[2,3]。

發酵液體飼料是將營養豐富的全價飼料或谷物原料部分和水按1∶1.5到1∶4之間混合，采用自然乳酸菌或接種乳酸菌發酵[4]。發酵24 h內乳酸濃度達到100 mmol/L，就可以消除沙門氏菌確保發酵飼料的安全[5]。但通常，僅僅依靠自然發酵，乳酸很難能達到這個濃度[6]。通過向液態飼料中接種乳酸菌，能快速產生高濃度的乳酸，讓飼料pH達到 4.2或更低，從而殺死沙門氏菌和大腸桿菌[7,8]。發酵液體飼料因為含有大量的乳酸以及功能性小肽，適口性好，營養又安全。此外，發酵液體飼料也會因為酵母菌主宰發酵產生較多醋酸而造成適口性不佳的情況[8]。

1.2 國內發酵飼料應用現狀

國內在20世紀90年代后開始關注和研究發酵飼料，但種種原因一直沒能很好的推廣應用[9]。從2012年起，生物飼料呼聲加緊，生物飼料、發酵飼料再次成為新寵[2]。但我國發酵飼料的普及率還很低，且以固態發酵飼料為主，以發酵液體飼料的飼喂模式則剛剛起步。

我國發酵飼料的發展與我國的國情及飼料資源短缺息息相關。首先，我國優質蛋白質飼料資源嚴重不足，大豆和魚粉的對外依存度已超過70%。魚粉由于受全球環境污染、過度捕撈等影響，產量波動很大；加之產地分布不均造成市場壟斷，致使魚粉價格居高不下，也給我國的養殖業帶來了沉重負擔[10]。因此，我國發酵飼料的應用首先是通過發酵豆粕、棉粕、菜粕以及DDGS等植物性蛋白飼料原料來提高現有蛋白質飼料資源的利用率，以緩解我國蛋白飼料資源緊缺為目的的。許多文獻綜述了微生物發酵餅粕蛋白飼料的特色、功能以及開發利用情況[10-12]，這里就不再贅述了。其次，我國糧食資源緊缺，而另一方面非常規飼料資源豐富，種類多。全國有各類雜粕、糟渣資源近 2億 t，但由于其粗纖維含量高、含有抗營養因子或營養價值低等因素致使其開發利用率不高，這不僅造成了很大的環境污染，同時也是巨大的資源浪費[13]。另外,我國每年農作物秸稈7億多噸，大部分直接還田或被燒荒丟棄。通過微生物對這些糟渣類資源和秸稈進行發酵處理，可以提升其營養價值并在養殖業中得到充分利用，可以緩解我國飼料原料供應不足的困境。因此，我國發酵飼料發展應用的另一種常見形式是以農、副產品及其加工副產物的深度利用為出發點的。劉勁松等以玉米秸稈和豆粕為主要原料，接種乳酸菌和枯草芽孢桿菌獲得了感官評價不錯和益生菌含量較高的發酵飼料[14]。中糧集團農產品加工副產物極其龐大，僅以中糧生化專業化平臺公司為例，其下有13家玉米深加工企業二級子公司，年加工玉米600萬t以上。而每加工1 t玉米，可產生玉米漿0.09 t、胚芽粕0.07 t、玉米蛋白粉0.056 t、玉米麩皮飼料0.13 t，這些副產品很多都沒有充分利用。從2015年5月以來，中糧生化（安徽）利用玉米、木薯等加工副產物以及其它農業加工副產物，通過添加微生物進行發酵生產發酵飼料聚酶肽、酸益壯等產品。這些產品深受市場歡迎，截止目前已經生產銷售了3萬多噸，并很快將有新的生產線上馬。中糧生化的酸益壯產品在肉雞養殖試驗中一定程度上提高了肉雞生長性能，降低了料重比，提高了養殖收益[15]。像中糧生化這樣將生產、副產物綜合利用和環境保護三者有機結合起來，既提升了副產物的價值，又能保護環境，具有顯著的經濟效益和社會效益，這也正為國內更多的農產品加工企業所借鑒和復制。

目前，我國固態發酵飼料還是以酵母菌、芽孢桿菌為主的好氧發酵為主。并且我國大部分發酵飼料廠采用沒消毒的原料進行發酵。這些原料一般都會含有沙門氏菌、大腸桿菌等病原菌及其他雜菌。好氧發酵較難抑制雜菌生長，容易污染。同時耗氧發酵過程中會產生大量的熱和氣體，造成飼料能量和重量的較大損失。此外，大規模固態發酵生產的產品質量穩定性很難保證，加之檢測成本較高，安全性評價不夠，限制了發酵飼料產品的推廣。同時由于各個發酵飼料廠技術水平和發酵條件參差不齊，產品也是良莠不齊，需要進一步規范。由此可見，我國目前的發酵飼料產業尚處于起步階段。

2 發酵飼料對環境的影響

2.1 替代飼用抗生素，減少抗生素對環境的污染

我國畜禽、水產養殖中抗生素濫用非常嚴重，豬飼料中抗生素的添加濃度高達（50～100）×10-6，有的甚至更高[16]。過量使用抗生素會引起環境微生物產生大量耐藥性，Zhu Yongguan等（2013）在我國三個商業養豬場的豬糞肥里發現了149種“獨特”的抗生素耐藥基因，其數量是對照樣本中含量的三倍[17]。飼用抗生素的長期大量使用，不僅導致畜禽對疾病抵抗力越來越差，同時細菌的耐藥性也越來越強，治療時不得不加大用藥量，從而使得抗生素殘留越來越多，濃度越來越高，抗生素殘留嚴重超標的動物食品也頻頻檢出，食品安全缺少保障。由于公眾對食品安全的日益重視，禁用飼用抗生素的呼聲高漲。后抗生素時代如何搞好養殖，是我國畜牧業工作者馬上面臨的一個難題，而發酵飼料是解決這個問題的鑰匙。

歐盟自 2006年全面禁用飼用抗生素以來，畜禽養殖的水平不僅沒有下降，還取得長足進步，這很大程度是因為發酵液體飼料的普及應用。這些鮮活的實例表明，發酵飼料可以替代飼用抗生素，提高動物的腸道健康和生產性能。呂峰等以不加抗生素的發酵全價料飼喂28日齡斷奶的杜大長仔豬，發現仔豬生長性能提高，腹瀉率減少，認為發酵飼料可取代抗生素在仔豬飼料中的添加［18］。林標聲等用微生物發酵飼料和金霉素分別飼喂60頭體重約8～10 kg的杜長大三元雜交斷奶仔豬，發現飼用微生物發酵飼料組比抗生素組平均日增重提高了 5.56%，而料重比降低了3.53%，糞便中有益菌群顯著增多，pH值下降，表明微生物發酵飼料可代替抗生素添加，并有促進仔豬健康生長的功效[19]。王娟娟等用發酵飼料和抗生素分別飼喂 72頭杜長大仔豬后發現日糧添加發酵飼料提高了仔豬血液中的白細胞數量和淋巴細胞轉化率；血清中免疫球蛋白IgA的含量和超氧化物歧化酶（SOD）的活性都有所提高，表明發酵飼料可以增強仔豬機體的免疫功能和抗應激能力[20]。由此可見，使用發酵飼料后，抗生素等預防藥物的用量有望大大減少，減少耐藥性菌株的產生幾率及由此對環境和食物造成的污染。2.2 提高飼料利用率，減少氮磷排放

飼料原料經微生物發酵后，一些有毒有害物質或抗營養因子含量降低，蛋白含量提高，消化吸收率增加。同時，微生物發酵還產生大量的蛋白酶、纖維素酶、淀粉酶等酶，一定程度上提高了飼料的利用率。呂月琴等在基礎日糧中添加三個不同梯度的發酵飼料并飼喂42周齡的海蘭褐蛋雞發現：與不添加發酵飼料組相比，三個添加組蛋雞腸道中乳酸桿菌數量顯著提高，大腸桿菌數量則顯著降低；三個添加組氮排泄率均有下降，且中劑量組下降顯著；所有添加組磷排泄率均有下降的趨勢，但差異不顯著。以上結果表明微生物發酵飼料可以明顯改善蛋雞的腸道微生態平衡，降低氮、磷排泄率[21]。廖云瓊等在基礎日糧上加入20%的EM發酵液飼喂荷斯坦奶牛發現，試驗組糞便中的全氮、速效氮和全磷、速效磷的含量均顯著低于飼喂基礎日糧組，表明飼喂EM發酵飼料能有效降低牛糞中氮磷含量，從而減少糞便中氮磷的排放對環境的污染[22]。

2.3 降低養殖舍內有害氣體含量，提高動物福利

有研究報道芽孢桿菌能在腸道內能產生氨基氧化酶和分解硫化物的酶，從而降低糞便中氨、吲哚等有害氣體的濃度[23]。而發酵飼料中往往含有大量的這類有益微生物。同時發酵飼料因為提高了蛋白的消化利用率，顯著減少了動物糞便中氨氮物質的含量。因此，發酵飼料對于降低養殖舍內氨氣等有害氣體的含量，減少環境污染，作用明顯。Ahmed等在日糧中添加 5 g/kg 的發酵海藻明顯降低了家禽糞便中有害氣體氨氣的含量[24]。蔣建生等用微生物發酵木薯渣飼料替代部分全價飼料飼喂肉鴨，發現發酵木薯渣飼料替代部分全價飼料有利于降低養殖場環境中硫化氫、氨氣的濃度，且添加比例越高效果越明顯[25]。張光勤等用濕態酒糟發酵蛋白飼料飼喂蛋雞，也發現雞舍內氨氣濃度大幅下降，比對照組降低了 32.0%[26]。盛清凱等在全價配合飼料中添加枯草芽孢桿菌和乳酸菌進行發酵后飼喂母豬，發現豬糞中的糞臭素濃度極顯著降低[27]。養殖舍內氨氣、硫化氫以及臭氣的減輕，動物的呼吸道疾病減少，也提高了動物福利。

2.4 提高微量元素的利用率，減少重金屬的污染

在畜禽養殖過程中，飼料中常添加適量Cu、Zn等重金屬元素，以提高畜禽的生產性能及維護機體的健康。有研究表明日糧中添加高劑量的銅可顯著提高豬的生長性能，添加高劑量鋅能顯著降低仔豬斷奶后腹瀉并促進其生長[28]。朱元招等用高銅高鋅+金霉素和低銅低鋅+2%濕基態發酵植物蛋白質飼料分別飼喂15 kg左右的仔豬，發現盡管發酵飼料組鋅、銅的添加量較低，但其腹瀉率降低，表明發酵飼料可以提高微量元素的利用率[29]。盛清凱等在全價配合飼料中添加枯草芽孢桿菌和乳酸菌進行發酵后飼喂母豬，也發現發酵飼料和豬糞中醋酸提取態的銅、鐵、鋅、錳含量均顯著或極顯著增加，還原態的銅、鐵含量顯著增加，氧化態的銅、鐵含量顯著或極顯著減少，殘渣態的銅含量無明顯變化，表明飼料發酵改變了飼料和豬糞中銅、鐵、鋅、錳的化學形態，與飼料中添加有機微量元素的效果類似[27]。可見，發酵飼料可以提高微量元素的利用率，可以降低飼料中銅鋅的添加量，從而減少重金屬對環境的污染。

3 發酵飼料應用展望

當前由于傳統的谷物和蛋白原料成本不斷上升，采用替代性原料降低飼料成本已成為全球飼料加工企業和養殖企業的新常態。面對此種狀況，低成本、高營養的發酵飼料被越來越多的養殖企業接受和采納，并逐步增加發酵飼料的使用量，因此發酵飼料的開發和應用是畜牧行業的發展趨勢，具有較大的市場發展空間。

近幾年，國內發酵飼料的發展方向逐漸分化，第一種是保證益生菌增殖的同時，兼顧日糧營養的基本需求，添加比例5%～30%。第二種是強調發酵飼料的腸道調節功能，大幅提高發酵飼料中益生菌的種類與濃度；第三種是關注微生物的代謝產物。綜合考慮成本、效益、安全等方面，飼料加工企業和養殖廠對此三種類型的微生物發酵飼料越來越重視，也在不斷的研究與開發更好的加工方式和更好的動物應用方案。另有報道稱，未來10年，我國發酵飼料將占飼料總量的10%～20%，達到3 000～6 000萬t，其產值也將達到1 000億元以上[30]。

綜上所述，發酵飼料必然將成為解決我國飼料資源短缺和規模化養殖對環境污染的重要途徑和手段。發酵飼料會擁有更廣闊的市場前景，進而為飼料行業、養殖行業帶來巨大的經濟效益和社會效益。

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Application of Fermented Feed and Its Influence on Environment

JIN Wei-wu1,AN Tai1,ZHENG Xiao-wei1,CHEN Bo1,CHEN Ying2,LU Zong-mei2,TONG Yi2

（1. Nutrition & Health Research Institute, COFCO Corporation, Beijing 102209，China；2. Biochemical (Anhui) Co., Ltd, COFCO Corporation, Anhui Bengbu 233010，China）

TQ 929

A

1671-0460（2017）09-1887-04

2017-09-01

金渭武（1976-），男，北京市人，高級工程師，博士，2006年畢業于中國農業大學生化與分子生物學專業，研究方向：生物飼料。E-mail：jinweiwu@cofco.com。

佟毅（1963-），男，教授級高工，博士，研究方向: 玉米深加工。E-mail：tongyi@cofco.com。